利用Profibus_DP实现SLC500与6ES70变频器之间的通讯_图文

2012 检修工程部设备技术研究论文集

· 酒钢科技 2013 年第 1 期 ·

利用 Profibus_DP 实现SLC500 与 6ES70 变频器之间的通讯
检修工程部自动化控制检修作业区 魏忠宝



要 : 本文以 3# 方坯电磁搅拌系统为例 , 通过对系统配置及通讯协议的介绍和分析 , 给出了基

于 Profibus_DP 总线协议下 , 实现 SLC500 与 6ES70 变频器之间通讯的系统规划 、 通讯组态以及变频 参数设置应用实例 , 取得了良好的应用效果 。 关键词 :Profibus_DP ;PLC ; 变频器 ; 通讯

1 系统概述 1.1 系 统配置 3# 方 坯 电 磁 搅 拌 系 统 以 西 门 子 公 司 和 AB 公 司 的 相 关 产 品 来 实 现 全 数 字 化 交 流 调 速 系 统 在 Profibus_DP 网中的通讯及控制原理 ,下图 1 为系统网络配置图 :

其中 PLC 系统采用 AB 公司 SLC500 实现上位操作画面数据监控和对变频器的远程控制 , 四个 流的变频器采用西门子公司的 6SE70 系列产品 。 SLC500 使用 DH+ 网作为 3# 方坯连铸机 PLC 控制系 统一个通讯节点 , 和其他主 PLC 系统进行联网数据通信 , 并有单独的操作站进行电磁搅拌画面监控 和操作 ; 同时采用 Profibus_DP 网与电磁搅拌变频器进行数据交换 。 位于 SLC500 主机架第 1 槽的

MVI46 PDPMV1 模块是 PLC 系统和西门子变频器连接的接口模块 ,作为 Profibus 主站 ;电磁搅拌 8 台 - 40 -

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变频器作为从站与 MVI46 PDPMV1 模块进行数据交换 , 再通过 MVI46 PDPMV1 模块与 SLC500 系统

PLC 进行数据交换 ,最终将电磁搅拌变频器的数据送至中控室的上位操作计算机上 。 1.2 通 讯 协 议
变频器现场总线控制系统从软件角度看 , 其核心内容是现场总线的通讯协议 。 Profibus_DP 通讯 协议的数据电报结构分为协议头 、 网络数据和协议层 。 网络数据即 PPO, 包括参数值 PKW 及过程数据

PZD。 参数值 PKW 是变频器运行时要定义的一些功能码 ,过程数据 PZD 是变频器运行过程中要输入 /
输出的一些数据值 , 如频率给定值 、 速度反馈值 、 电流反馈值等 。 在本系统中 ,MVI46 PDPMV1 模块为

DP 主站 , 变频器为 DP 从站 , 主站向从站发送启动命令 、 停止命令 、 故障复位 、 频率给定 、 电流给定等
命令 ; 从站接收当前电流值反馈 、 频率反馈 、 电压反馈 、 故障代码等信息 。 变频器和通讯适配器 (CPBX 卡 ) 相连接 , 接入 Profibus_DP 网中作为从站 , 接受从主站 MVI46 PDPMV1 模块来的控制指令 。 CPBX 卡通讯适配器模块将从 Profibus_DP 网中接收到的过程数据存入双向 RAM 中 , 其中的每一个字都被 编址 , 在变频器端的双向 RAM 可通过被编址参数排序 , 向变频器写入控制字 、 设置值或读出实际值 、 诊断信息等参量 。

Profibus_DP 共有两类型的网络 PPO: 一类是无 PKW 而有 2 个字或 6 个字的 PZD; 另一类是有 PKW 且还有 2 个字 、6 个字或 10 个字的 PZD。 将网络数据这样分类定义的目的 , 是为了完成不同的
任务 , 即 PKW 的传输与 PZD 的传输互不影响 , 均各自独立工作 , 从而使变频器能够按照上一级自动 化系统的指令运行 。 PKW 和 PZD 共有五种结构形式即 :PPO1 、PPO 2 、PPO 3 、PPO 4 、PPO 5 , 其传输的 字节长度及结构形式各不相同 。 在 PLC 和变频器通讯方式配置时要对 PPO 进行选择 , 每一种类型的 结构形式如下图 2。
报文头 (Header ) 参数接口 (PKW ) (Parmaeter interface ) 过程数据 (PZD ) (Process Data ) 报文尾 (Trailer)

图 2 报文结构图

2 PLC 系统规划及通讯组态 2.1 PLC 系 统 规 划
在 3# 方坯电磁搅拌自动控制系统中 , 上位画面编程软件采用 RSView32 , 下 位 编 程 软 件 采 用

RSLogix 500 ,上下位通讯软件使用 RSLinx Classic 。 画面主要实现设定搅拌工艺参数 ,如电流 、频率等 ;
连续显示各过程参数 , 如低频电流 、 频率 、 低频电压 、 温度 、 压力和流量等的测量值 ; 事件记录 、 报警 、 实 时趋势和历史趋势显示 。

PLC 系统下位程序编制首先对系统资源进行规划 , 确定程序使用的内存点 , 对 MVI46 PDPMV1
模块的数据交换进行设置 , 并编写读写 MVI46 PDPMV1 模块程序 , 如表 1 所示为 PLC 变频器与 PLC 读写的数据 。 由于 AB PLC 系统和西门子变频器通过 Profibus 进行数据交换时 , 会涉及到控制字或状态字的 高低位转换 , 也就是说不能通过直接读取变频器地址参数对应值来反映变频器实际的状态字 。 例如

PLC 系统向西门子 6SE70 变频器 发 送 一 个 控 制 字 K3001 ( 变 频 器 启 动 指 令 ), 对 应 变 频 器 数 据 为 16#401 或 10#1025, 转换为二进制数据为 10000000001; 而我们 AB PLC 系统不能够直接发送这个 10000000001 控制字给变频器 , 必须将该值高低 8 位数据进行互换才能正常使用 , 也就是要发送 100000100 才行 ,对应 10 进制数据为 10#260 或 16 进制数据 16#104 即可 。 这是程序编制中一个重点 , - 41 -

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表1
变频器 1 地址 输入 变频器 2

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变频器 3

变频器 4

11 0-27 0-27 N30:0-N30:13 N40:0-N40:13 B3:10-B3:29 N30:0-N30:3 N30:4-N30:13 N40:0-N40:3 N40:4-N40:13

12 30-57 30-57 N30:15-N30:28 N40:15-N40:28 B3:30-B3:49 N30:15-N30:18 N30:19-N30:28 N40:15-N40:18 N40:19-N40:28

13 60-87 60-87 N30:30-N30:43 N40:30-N40:43 B3:50-B3:69 N30:30-N30:33 N30:34-N30:43 N40:30-N40:33 N40:34-N40:43

14 90-117 90-117 N30:45-N30:58 N40:45-N40:58 B3:70-B3:89 N30:45-N30:48 N30:49-N30:58 N40:45-N40:48 N40:49-N40:58

PCB

输出 输入

SLC500

输出 内存

变频器输入

PKW PZD

变频器输出

PKW PZD

对于高低位转换可以通过 PLC 相应的 SWP 数据交换指令实现 , 不需要对每个指令地址都进行计算 ; 另外也可以在配置 MVI46 PDPMV1 模块时 , 将模块自带的数据交换功能设置为使能状态 , 这样是最 简单的方式 。

2.2 通 讯组态
使用 ProSoft Configuration Builder 组态软件 ( 简称 PCB) 对 MVI46 PDPMV1 模块进行组 态 , 组 态 过程中根据前面的数据规划对数据进行划分 , 如图 3 所示 。

图 3 通讯组态界面图 选定使用的 PPO 类型 , 本系统使用网络类型选择为 PPO5 , 即 4 个字的 PKW 和 10 个字的 PZD 数据 , 设定站点网络地址 。 在变频传动装置 Profibus 的结构中 ,6SE70 变频器使用 Profibus-DP 通信模 块(CPBX) 进行数据传输 , 主要是主机周期性的从从站读取输入信息并把输出信息反送给从站 , 实现到 变频器的通信控制 。

3 变频器设置
变频器与 PLC 应用 Profibus-DP 现场总线连成网络后 , 除在 PLC 自动化系统中进行编程外 , 在每

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个变频器上也要进行适当的参数设置 。 通讯电缆联接后 , 启动变频器 , 完成对变频器通讯参数的设置 。

3.1 基本 参 数 设 置 3.1.1 出厂参数设定 P053=7 ( 选择修改参数的地点 , 允许 CBP+PMU+PC 机修改参数 );P60=2 ( 固定设置 , 参数恢复到
缺省 );P366=0 (PMU 控制 ) ;P970=0 ( 启动参数复位 ) 。 执行参数出厂设置 , 只是对变频器的设定与命令 源进行设定 ,P366 参数选择不同 , 变频器的设定和命令源可以来自端子 、OP1S 、PMU 。 电机和控制参 数未进行设定 , 不能实施电机调试 。

3.1.2 简单参数设定 P60=3 ( 简单应用参数设置 , 在上述出厂参数设置的基础上 , 本应用设定电机 , 控制参数 );P071=
公共直流母线电压 (540V) ;P95=10 (IEC 电机 );P100=1 (V/F 开环控制 ) ;P101= 电机额定电压 (V );

P102= 电机额定电流 (A);P107= 电机额定频率 HZ;P108= 电机额定速度 RPM;P368=0 ( 设定和命令
源为 PMU+MOP );P370=1 ( 启动简单应用参数设置 , 根据 P368 自动设置 , 但 P561* 必须设定为 1) ;

P60=0(结束简单应用参数设置 )。 执行上述参数设定后 ,变频器自动组合功能图连接和参数设定 。 3.2 过程 参 数 的 连 接 P712 =5 设置 PPO 类型 ;P918=3 设置 ProfiBus-DP 站地址 ;P734 设置 MVI46 PDPMV1 模块接收 6se70 的数据 ;P734.001=K32 设置状态字 1;P734.002=K33 设置状态字 2;P734.003=K21 设置实际输
出电压 ;P734.004=K22 设置实际输出电流 ;P734.005=KK148 设置际输出频率 。

PLC 向变频器送控制字数据如下 , 发送第 1 个字 : 控制字 (K3001),(16#401)=(10# 1025),6SE70
起动 ;(16#400)=(10#1024),6SE70 停车 ;(16#480)=(10#1152),6SE70 故障复位 ; 发送第 2 个字 : 频率给 定 (K3002 ),100%= (4000)H=(16384)10=P352 ; 发送第 3 个字 : 电流给定 (K3003 ),100%= (4000)H= (16384)10=P350 。

4 结束语 Profibus 总线是目前工控系统中最成熟的现场总线之一 ,得到了广泛的应用 。 它不依赖于生产厂
家 , 是开放式的现场总线 , 不同的自动化设备均可通过同样的接口协议进行信息的共享 。 3# 方坯电磁 搅拌自动控制系统采用 Profibus_DP 网络 , 成功实现了 AB SLC500 产品和西门子变频器 6SE70 之间 的数据交换 。

参考文献

[1] 周明.[现场总线控制系统 ].北京:中国电力出版社 ,2002 年

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